[发明专利]一种深部薄层状围岩大变形主动控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种深部薄层状围岩大变形主动控制方法及装置，所述主动控制方法包括：紧贴掌子面在隧道围岩进行施工钻孔，其后将含有套筒、高强预应力锚杆、树脂锚固剂及注浆装置的主动控制装置添加入钻孔内，待树脂锚固剂具有一定强度后对锚杆施加预紧力，并在应力调整结束后通过注浆装置对围岩进行滞后注浆，其中，所述高强预应力锚杆与所述注浆装置并穿插于侧面设有孔洞的套筒中。本发明的主动控制装置或方法可有效减少深部工程薄层状软岩的破裂深度和程度，并有效抑制大变形灾害的发生。

技术领域

本发明属于岩土工程的技术领域，特别涉及围岩大变形控制方法的技术领域。

背景技术

对于深部薄层状岩体工程，由于地应力水平较高，隧道开挖后，围岩会在短时间内产生大范围的沿层破裂现象，形成m级的大变形灾害，严重破坏支护结构，威胁着施工人员安全，并会影响工程进度，造成较大的经济损失。

锚杆支护作为一种高效的支护手段，在围岩支护领域已得到广泛的应用。然而在深部薄层状围岩控制实践中，普通砂浆锚杆会出现：由于锚固力发挥不及时会造成围岩大范围破裂，因围岩变形大而造成锚杆被拉断，因围岩发生沿层剪切滑移而造成锚杆被剪断，由于围岩应力调整时间长，造成岩体持续裂化等情况。为解决以上问题，需要发展新的针对深部薄层状围岩大变形的主动控制方法及装置。

发明内容

针对现有技术中针对深部薄层状围岩这种高应力隧道薄层状围岩的大变形控制中，支护手段时效性差，锚杆易被拉断或剪断，围岩应力调整后完整性差等问题，本发明的目的在于提出一种新的针对深部薄层状围岩大变形的主动控制方法及装置。

本发明的技术方案如下：

一种深部薄层状围岩大变形主动控制装置，其包括：两侧开有孔洞的套筒，穿插于所述套筒中、并延伸至所述套筒外的高强预应力锚杆及与该锚杆并排的、可进行注浆操作的注浆装置；所述高强预应力锚杆通过施工孔伸入深部薄层状围岩内的尾端设有逆向防滑装置和位于所述逆向防滑装置的前端的、所述高强预应力锚杆与所述套筒之间的、由施加的树脂锚固剂形成的树脂锚固剂填充段，其中，所述逆向防滑装置为可固定于所述高强预应力锚杆的尾端的锥形紧固件；所述高强预应力锚杆的中段缠绕有解耦结构，所述解耦结构由土工膜缠绕在所述高强预应力锚杆的中段形成；所述高强预应力锚杆的首端依次设有由围绕所述高强预应力锚杆的棉纱形成的棉纱填充段及位于所述套筒外的托盘及紧固件，其中，所述托盘可将所述高强预应力锚杆伸出所述套筒的部分限位于围岩的外表面，并通和所述紧固件的配合将其固定；所述注浆装置可穿过所述托盘后伸入所述套筒内。

根据本发明的一些具体实施方式，所述托盘与所述紧固件之间还设有调心球垫，所述注浆装置可穿过所述调心球垫和所述托盘后伸入所述套筒内。

根据本发明的一些具体实施方式，所述高强预应力锚杆的尾端与所述逆向防滑装置通过螺纹连接进行固定。

根据本发明的一些具体实施方式，所述高强预应力锚杆可承受大于100kN的预紧力。

根据本发明的一些具体实施方式，所述套筒由钢管制成。

根据本发明的一些具体实施方式，所述注浆装置包括与所述高强预应力锚杆并排插入所述套筒内的、用于浆料输送的注浆导管及设置于所述注浆导管的首端、用于调控浆料流量的阀门；所述注浆导管的尾端设有若干用于将浆料排出至所述套筒内的射浆孔。

根据本发明的一些具体实施方式，所述注浆导管的总长度大于所述高强预应力锚杆的总长度20～30cm，其尾端位于所述树脂锚固剂填充段之前。

本发明进一步公开了使用上述深部薄层状围岩大变形主动控制装置进行深部薄层状围岩大变形主动控制的方法，其包括：

步骤1、在岩体开挖后，紧贴掌子面在隧道围岩进行施工钻孔；